Классический подкосный парасоль

[КВА]

Ось держит, трубка слабовата и, если касается упора, то жестко и с бОльшим моментом.

 

[maverick]

@ maverick, большое спасибо, посчитал. Согласно Вашему алгоритму:
1) 3,5*500/2=875
2) 875*0,092(м)=80,5
3) момент сопротивления сечения полуоси w=3,14*0,000008/32=0,000000785
4) u=80,5/0,000000785=102547770,7 (Па)=102,5 (МПа)

Предел пропорциональности для низкоуглеродистой стали равен 195-200 МПа. https://poznayka.org/s61641t1.html
Таким образом, если я посчитал правильно, полуось выдержит почти вдвое больше, чем требуется.

Я бы выбрал материал для полуосей по попрочнее. Этот расчет приблизителтный. Так как часть энергии поглотят пневматики, часть аморты.

 

[Сергей73]

Ось держит, трубка слабовата

Какая трубка?

Я бы выбрал материал для полуосей по попрочнее

Значит, на глазок всё-таки слабовато, вопреки расчётам.
Подшипники поменять не удастся, там куча втулок и шайб между ними с тем же внутр. диаметром, их тогда тоже другие придётся делать, а это вряд ли. А вот полуоси переточить можно.

 

[Over all]

u=80,5/0,000000785=102547770,7 (Па)=102,5 (МПа)

Мне кажется вы с ноликами ошиблись Паскаль это ньютон/ на м2 или 80,5 кг примерно 805 ньютон тогда 1025 Мпа.

 

[iae]

u=80,5/0,000000785=102547770,7 (Па)=102,5 (МПа)

Мне кажется вы с ноликами ошиблись Паскаль это ньютон/ на м2 или 80,5 кг примерно 805 ньютон тогда 1025 Мпа.

Это точно. Не выдержит даже эксплуатационной перегрузки. Хотя предел пропорциональности для легированных сталей должен быть около 1000 Мпа.

 

[iae]

Этот расчет приблизителтный. Так как часть энергии поглотят пневматики, часть аморты.

Ты же ему сам задал перегрузку. Он и посчитал. Хотя, перегрузка больше 3 для шасси, по-моему, излишня. 2-2,5, кажется достаточна. 

 

[Сергей73]

Что-ж... Допустим, что я перевернул колесо, и теперь тормозной барабан будет снаружи. В таком случае опора шасси подходит ближе к подшипнику, зазор между ним и опорным стаканом 13 мм. Плечо момента составит 51 мм (13+76/2, где 76 - ширина обода). Пересчитал для этого случая (с учётом перевода кг в Ньютоны), нагрузка получилась 569 МПа. Тоже запредельная.

Едва ли я найду сталь, которая будет крепче в разы. Похоже, придётся делать вилку, т.е. опоры с двух сторон. Барабан снаружи, трос пойдёт по внешней опоре. Спасибо за разговор, картина маслом.

 

[Сергей73]

Хотя предел пропорциональности для легированных сталей должен быть около 1000 Мпа.

Прошерстил несколько сайтов, с трудом нашёл, что предел пропорциональности для стали марки 40Х равен 785 МПа. http://splav-kharkov.com/mat_start.php?name_id=32 Это меняет дело. Перевернув колесо барабаном наружу, можно обойтись без вилки.

 

[maverick]

https://yadi.sk/i/sTpOw0qg885DPw
Я делал для дельты 380 кг такие полуоси под колеса 400х150 модель 5 с 204 подшипниками .

https://yadi.sk/i/GWjzK98u3R2JJd
Сталь 60с2а. Сигма 0.2= 1350Мпа

 

[Сергей73]

@ maverick, роскошные пневматики, отличная сталь.
Если речь идёт о пределе пропорциональности, то это не сигма 0.2, а сигма Т. Я её долго не мог найти. А сигма 0.2 чуть ли не в каждой таблице.

 

[iae]

Ещё одна деталь. Колесо на ось опирается через подшипники. На каждый из подшипников приходится по половине нагрузки на колесо. И изгибающий момент на ось равен 0,5Р х расстояние от середины первого подшипника до заделки + 0,5Р х на соответственно расстояние от середины второго подшипника до заделки.

 

[Сергей73]

@ iae, это понятно. Задача упрощается тем, что края подшипников точно проецируются на габариты ступицы и обода (на реборды). Поэтому вместо двух изгибающих моментов мы считали один - с плечом от заделки до середины между подшипниками. Если Вы хотите обратить внимание на изгиб оси между подшипниками, то думаю, что им можно пренебречь. Тем не менее, это ещё один аргумент в пользу вилки.

 

[iae]

Ось то осью. А, вот при какой нагрузке колесо разрушается? Может быть колесо сломается при меньшей перегрузке. Тогда переживания по поводу оси становятся беспочвенными.

 

[Сергей73]

Колесо уже за скобками. Я писал на предыдущей странице о нагрузках, на которые оно рассчитано на мотоцикле Днепр. В заданные параметры вписывается.

 

[maverick]

Сколько весит колесо всборе?

 

[Сергей73]

Сколько весит колесо всборе?

Не могу пока сказать. Резины нету.

 

[iae]

Колесо уже за скобками. Я писал на предыдущей странице о нагрузках, на которые оно рассчитано на мотоцикле Днепр. В заданные параметры вписывается.

Вы видимо не понимаете разницы между разрушающей и эксплуатационной нагрузкой. Если колесо разрушится при, к примеру, 700 или 500 кг., то говорить о моменте на оси от силы 875 кг. бессмысленно. 

 

[Сергей73]

При какой нагрузке разрушится колесо, этого никто не знает.

 

[Сергей73]

При какой нагрузке разрушится колесо, этого никто не знает.

Поговорил с человеком, который занимается мотоциклами, говорит, что двойную нагрузку колесо держит уверенно, тройную под вопросом. Думаю, можно принять как 2,5.

Произвёл расчёт стойки шасси.
Итак, задача: а)рассчитать нагрузку на стойки основного шасси и б)определить потребное сечение стойки, если она будет деревянная. Предварительно я выполнил фронтальный чертёж основного шасси, определив необходимые размеры, как то: высота, которая продиктована минимальным зазором между винтом и землёй (20 см), ширина колеи (ок. 2 м), угол наклона основных стоек на виде спереди (45 гр.), угол между вертикалью, проходящей через центр тяжести, и линией между ц.т. и точкой касания колёс (15 гр.). Эти требования изложены в пособии "Самолёт - своими руками" (Кондратьев В.П., Яснопольский Л.Ф. - М., 1993). Благодаря данному чертежу теперь до сантиметра (т.е. пока что во втором приближении) стал известна длина стойки, а также угол между стойкой и подкосом, составивший 20 гр.

Нарисуем расклад сил, приложенных к оси колеса.
На ось колеса в красной точке действует три силы: 1)сила реакции опоры Р, направленная вертикально вверх; 2)притягивающая сила подкоса К, направленная вдоль подкоса; 3)толкающая сила стойки S. Иных сил на эту точку нет, поэтому силы Р и К должны уравновешиваться силой S. К первым двум я изобразил равнодействующую таким образом, чтобы она легла в линию стойки. Сила S будет ей равна по модулю и противоположна по направлению (ОА=ОS).

Сила Р известна. В случае касания земли при приземлении только двумя передними колёсами без хвостового на каждое из них приходится половина веса самолёта, т.е. 250 кг. Кондратьев рекомендует рассчитывать для перегрузки в 2-3 раза, лучше в 3 (стр. 179). Получаем нагрузку в 750 кг. Это и есть сила Р, поскольку воздействие равно противодействию.

Кроме того нам известен угол стойки (АОР), составляющий 45 гр., а также угол между стойкой и подкосом - 20 гр. Итак, нам нужно вычислить значение силы S в килограммах. Она равна ОА.

Для этого в треугольнике ОАР проведём вспомогательную высоту d. Она делит сторону ОА на две части a и b. Сначала вычисляем а.
а=cos45*c, где с=ОР.
а=0,7*750=530 (кг).

С отрезком b лишь немногим сложнее. Угол ОАР равен 20 гр. Катет d тоже известен, он равен а.
d=530.
Дальше определяем через тангенс угла ОАР (его значение нашёл в таблице тангенсов):
tgOAP=d/b.
Отсюда b=d/tgAOP=530:tg20=530:0,364=1457.
S=a+b=530+1457=1987 (кг).

Итак, наша стойка должна выдерживать усилие на сжатие почти в 2 тонны. Я делаю расчёт, как будто у меня одна стойка, хотя их две, расположенных V-образно, если смотреть сбоку. Но поскольку они и в боковой проекции находятся под наклоном к вертикали, а также с учётом того, что на вторую стойку на кочках придётся больше нагрузки, чем на первую, буду считать как для одной стойки.

Предел прочности на сжатие [ch963]сж для сосны равен 439 кг/см2.
Площадь сечения сосновой стойки будет равняться
S/[ch963]сж=1987:439=4,526 (см2),
т.е. такой брусок сечением 22 на 22 мм всего. И он будет держать 2 тонны.

 

[Сергей73]

Дальше произвёл расчёт амортизации.  Руководствуюсь учебником Кондратьева-Яснопольского.
Эксплуатационная работа Аэ, воспринимаемая амортизацией при ударе, вычисляется по формуле (см. вложение).
где G - вес самолёта, vy - вертикальная скорость в момент удара (скорость падения). "У лёгкого любительского самолёта она невелика, но во всех существующих нормах прочности не рекомендуется принимать vy менее 2,5 м/с."
Итак, Аэ=500*(2,5*2,5)/(2*9,8)=159,4 (кг*м)
Считается, что на одну стойку приходится половина Аэ, а на костыль 0,1-0,15 Аэ.
Аэ.ст.=159,4/2=79,7 (кг*м).
Но примерно 10% работы воспринимает пневматик колеса. Тогда
Аэ.ст.=79,7*0,9=71,73 (кг*м).

Теперь работа амортизатора. Она вычисляется по формуле, суть которой сводится к тому, что рабочий ход умножается на разницу усилий:
Аам=S(Po+k(Pmax-Po)),
где S - ход амортизатора (если он совпадает с ходом колеса), Po - усилие предварительной затяжки амортизатора, Pmax - усилие при максимальном ходе амортизатора. Коэффициент k для пружины равен 0,5.
Pmax равно половине веса, приходящейся на стойку шасси, помноженной на тройную перегрузку, т.е. 750 кг.

Приравнивая работы, производимую самолётом при ударе и поглощаемую амортизацией, нетрудно определить потребный ход амортизации:
S=Аэ.ст./(Po+k(Pmax-Po)).
Предварительная затяжка амортизатора принимается 100 кг.
S=71,7/(100+0,5(750-100))=0,169 (м), т.е. почти 17 см. Это ход колеса. В моём случае он не совпадает с ходом амортизатора. Кинематическая схема моего шасси такова, что при ходе колеса на 17 см, пружина должна растянуться лишь на 5 см. Это я определил по чертежу.